DEM原始数据采集

等平距或等时间增量采样
等高线平面曲率调整点距的采样
规则格网采样
工具：
解析测图仪
顺序：
系统检测到格网－>停留短暂时间－>人工精确测量
优点：
方法简单、精度高、作业效率高；
缺点：
1）、对地表变化的尺度的灵活性较差； 2）、可能丢失特征点。
渐进采样
目的：
使采样点分布合理。
步骤：
1）、按照预定比较稀疏的间隔采样； 2）、获得稀疏网格； 3）、根据需要对网格进行加密。
庞大工作量和紧张的劳动强度使得原始数据采 集的劳务费支出占去建立数字高程模型全部费用的 绝大部分。
在建立数字高程模型的各道工序中，唯有数据 采集的工效和精度与所选数据源类型以及作业部门 是否置备某种专用仪器有关。
数字高程模型成果的精度在很大程度上决定于 原始数据点集的密度和分布方式。
几点结论
为了能更好地完成DEM的生产任务,必须 制定高效、规范的生产工艺 。
3.4.1、基于LIDAR的DSM测量
LIDAR是一种集激光，全球定位系统(GPS) 和惯性导航系统(INS)三种技术于一身的集成 系统。
• LIDAR系统的激光器发 射离散光脉冲，打在物 体上并反射, 接收器测 量光脉冲从发射到被反 射回的传播时间。传播 时间即可被转换为对距 离的测量。
• 多次反射形成多返回。
DEM的生产的三个基本问题 ：
DEM的精度、生产成本和效率
生产DEM数据应注意的问题：
1）、数据源要有足够的精度和采样密度 ； 2）、表面重建的方法或算法要完美； 3）、采样点的数量应尽量减少
注意事项
根据DEM生产项目所涉及的具体 应用领域,确定需要加测的重要地物。 原始数据的质量必须保证。
必须对得到的DEM进行编辑修改。
要确保高效率获取高精度的地形数据，必须对研究区内地形表面结 构特征和地形复杂程度有深入的了解，从而正确选择地形特征点和 线，合理分布采样点。
Eklundh与 Martensson 指出：
DEM用 户应把重点 放在数据来 源和输入质 量的控制上， 而不是学习 复杂的内插 方法。
DEM采样的依据
考虑区域地形表面几何特征： 特征点－山顶点、山谷点、山脚点、山脊点、鞍部、洼地等.
缺点： 1）、工作量大； 2）、效率不高； 3）、费用高昂。
1.2、各种比例尺地形图
近年来获取DEM数据最广泛的一种方法。 优点：
1）、来源丰富，廉价； 2）、对仪器设备和作业人员要求不高； 3）、采集速度相对较快。
涉及问题：
1）、地图符号数字化； 2）、已有的数字化数据不能满足现势性要求； 3）、地形图的综合程度； 4）、地形图的数据质量，尤其指在精度方面。
3）、影像匹配：
利用同名点之间的相似性，在影像上找到足够数量的同名点对；
4）、建立数字地面模型自动形成等高线。
框幅式航空摄影示意
立体覆盖摄影航线布设图示
中心投影到正射投影变换
中心投影到正射投影变换
数字摄影测量采集DEM数据
3.3、野外测量法获取
适于范围小、精度要求高的DEM建立的情况， 一般服务与工程设计与施工，如三峡库区及大坝 DEM建立。采用的仪器有平板测量仪、全站仪、 测量GPS等。
我国地形图比例尺系列及其特征
1.3、航空航天数字摄影
航空数字摄影：
获取现势性强、精度较高的大范围DEM数据。
航天遥感：
获取的高程数据精度较低但现势性强，只能 用做粗略勘测。
新技术：干涉雷达、激光扫描仪
获取传感器数据，得到高精度、 高分辨率、大范围的DEM 。
“奋进”号合成孔径雷达干涉测量系统
二、DEM数据采集策略
• 形成“点云”数据。
基于LIDAR的DSM测量
基于LIDAR的城市DSM测量
3.4.2、合成孔径雷达干涉测 量法--InSAR
要通过雷达影像获取目标的高程信息，必须得到由两个“观测点”对同一 地域的两幅SAR影像构成立体像对，利用杨氏双狭缝光干涉原理进行处理。
3.4.3、基于多波束声纳的海 底地形测量
特征线－山脊线、山谷线、陡坎水边线等各种断裂线…
考虑地形的复杂程度：
地形比较破碎、沟壑交错则应多布采样点；地形比较平坦则可 在满足精度要求的条件下少布采样点。
考虑地貌单元的不同类型：
平地、丘陵、山地、高山地应按规范适当安排采样点。
DEM数据源的三大属性：
• 数据分布：采样点的位置（规则、不规则分布） • 数据密度：采样点的密集程度（采样间距，单位面积内的点数） • 数据精度：与数据源、数据的采集方法和采集仪器有关.
DEM的 特征地形线
DEM采样的布点方式
考虑地貌和采集设备及方式确定
沿等高线采样
规则网采样
沿断面采样
渐进采样
选择性采样
混合采样
沿等高线采样
适用区域：
地形复杂及陡峭地区。
特点：
部分考虑地貌特征的带规律性的采点作业。
采集方法：
1）、等距离间隔记录数据： 2）、等时间间隔记录数据：
曲率较大处跟踪较慢，故必须选择合适的时间间隔。
3.5、不同采集方法适宜性比较
对DEM采集方法可以从性能、成本、时间、精度等方面进行评价。 应当指出,各种采集方法都有各自的优点和缺点,因此选择DEM采集 的方法要从项目的需求、精度要求、设备条件、经费条件等方面考 虑选择合适的采集方法。
四、原始数据采集的重要性
原始数据采集也是建立数字高程模型所有工序 中劳动强度最大的工序 。
加密标准：
1）、高程的二阶差分是否超过阙值； 2）、利用相邻的三点拟合一条二次曲线，计算两点
间中点的二次内插值与线性内插值之差。
其他采样方式
选择采样：
根据地形特征采样，适用于不规则三角网DEM的建立。
混பைடு நூலகம்采样：
在规则采样的基础上再进行沿特征线、点采样。
注意：给不同的点以不同的特征码，处理时按不同方式进行。
第三讲、 DEM原始数据采集
数字高程模型的数据来源 DEM数据采集策略 DEM数据采点方法 DEM原始数据采集的重要性
一、数字高程模型的数据来源
DEM数据包括平面位置和高程数据两种信息,可以 直接在野外通过全站仪或者GPS、激光测距仪等进行测 量,也可以间接地从航空影像或者遥感图像以及既有地形 图上得到。
最佳方式： 等高线－>TIN－>DEM
等高线地形图生成格网DEM
3.2、从数字摄影测量获取
基本原理是利用立体像对实现对地理对象三维空间坐标 的量测；许多操作是自动化的，无需太多用户干预，效 率高，劳动强度低。
实现步骤：
1）、获取数据：
需要数字影像数据、成像相机的参数文件等；
2）、恢复像对模型：
包括内定向、相对定向和绝对定向；
自动化DEM数据采集：
利用自动化测图系统进行完全自动化的DEM数据 采集。按照像片上的规则格网利用数字影像匹配。
数字摄影测量获取的DEM数据点都要按照 一定的插值方法转成规则格网DEM或规则三角 网DEM格式数据。
三、 DEM数据采点方法
基于不同的DEM数据源，有不同的数据采集方法。 基于系列地形图的DEM数据采集方法 基于航空航天摄影测量的DEM数据采集方法 基于野外测量的DEM数据采集方法 DEM数据采集的系列新技术、新方法
谢谢!
具体采用何种数据源和相应的生产工艺,一方面取决 于这些源数据的可获得性,另一方面也取决于DEM的分辨 率、精度要求、数据量大小和技术条件等。
1.1、野外实地测区
仪器： 1）、全球定位系统GPS； 2）、全站仪或经纬仪； 3）、袖珍计算机。
获取数据： 地面控制点和采样点空间位置、高程数据。
优点： 直接获取高精度的DEM数据。
3.1、从现有地形图获取
关于地形图要素的数字化处理，尤其是半自动 扫描数字化技术已经非常成熟。
手扶跟踪数字化： 1）、获取向量形式数据； 2）、在计算机中较易处理； 3）、速度慢，人工劳动强度大。
扫描数字化： 获取栅格形式数据，处理效率高。
生成DEM过程： 数字化－>粗差剔除、高程点内插、特征生成－>DEM